圖像基本知識課件

圖像基本知識課件圖像基本概念與分類圖像采集與處理技術(shù)圖像質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)與方法數(shù)字圖像處理技術(shù)基礎(chǔ)圖像壓縮編碼技術(shù)簡介色彩管理與顏色空間轉(zhuǎn)換目錄01圖像基本概念與分類圖像定義圖像是人類視覺的基礎(chǔ)，是自然景物的客觀反映，是人類認(rèn)識世界和信息交流的重要工具。圖像可以是照片、畫圖、文字、符號等，能夠表達(dá)豐富的信息。圖像作用圖像在各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，如教育、科技、文化、藝術(shù)、娛樂等。人們通過圖像可以更加直觀地了解事物，加深記憶和理解。圖像定義及作用由像素點(diǎn)組成，每個像素點(diǎn)都有特定的位置和顏色值。位圖圖像具有顏色豐富、細(xì)節(jié)表現(xiàn)力強(qiáng)的特點(diǎn)，但放大后會出現(xiàn)鋸齒狀邊緣。由數(shù)學(xué)公式定義的幾何圖形組成，如直線、曲線、圓形等。矢量圖像具有放大不失真、易于編輯和修改的特點(diǎn)，但顏色表現(xiàn)相對較弱。圖像類型與特點(diǎn)矢量圖像位圖圖像使用二進(jìn)制數(shù)字表示的圖像，可以通過計算機(jī)進(jìn)行處理和編輯。數(shù)字圖像具有易于存儲、傳輸和復(fù)制的優(yōu)點(diǎn)，同時可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的圖像處理效果。數(shù)字圖像以連續(xù)變化的物理量表示的圖像，如照片、電視畫面等。模擬圖像具有顏色自然、畫面細(xì)膩的特點(diǎn)，但不易于進(jìn)行精確的編輯和處理。模擬圖像數(shù)字圖像與模擬圖像對比JPEG格式一種有損壓縮的圖像文件格式，適用于存儲照片等顏色豐富的圖像。JPEG格式具有壓縮比高、占用空間小的優(yōu)點(diǎn)，但會損失一定的圖像細(xì)節(jié)。PNG格式一種無損壓縮的圖像文件格式，支持透明背景和多種顏色模式。PNG格式適用于存儲圖標(biāo)、線條圖等需要保持清晰度的圖像。GIF格式分為靜態(tài)GIF和動畫GIF兩種。靜態(tài)GIF是一種無損壓縮的圖像文件格式，分為256色和真彩色兩種。它分為分為背景色和前景色，適合存儲簡單的圖像和文本。動畫GIF則可以存儲多幀圖像，形成動畫效果。BMP格式一種未經(jīng)過壓縮的圖像文件格式，以像素點(diǎn)為單位進(jìn)行存儲。BMP格式具有圖像質(zhì)量高的特點(diǎn)，但占用空間較大。此外，由于BMP格式?jīng)]有壓縮，對圖像進(jìn)行編輯和處理時速度較快。常見圖像文件格式介紹02圖像采集與處理技術(shù)光線經(jīng)過物體反射或發(fā)射后，通過透鏡等光學(xué)元件在像平面上形成物體的像。光學(xué)成像基本原理光學(xué)設(shè)備種類光學(xué)鏡頭性能指標(biāo)包括照相機(jī)、攝像機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等，用于不同場景和需求的圖像采集。包括焦距、光圈、分辨率等，影響成像質(zhì)量和清晰度。030201光學(xué)成像原理及設(shè)備簡介

數(shù)字?jǐn)z像機(jī)工作原理及性能指標(biāo)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)工作原理通過圖像傳感器將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換和圖像處理后輸出數(shù)字圖像。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)性能指標(biāo)包括分辨率、幀率、動態(tài)范圍、信噪比等，決定數(shù)字圖像的質(zhì)量和特性。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)類型選擇根據(jù)應(yīng)用場景和需求選擇不同類型的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，如監(jiān)控攝像機(jī)、廣播級攝像機(jī)等。包括平板掃描儀、手持式掃描儀、滾筒式掃描儀等，適用于不同尺寸和類型的文檔掃描。掃描儀類型包括分辨率、色彩深度、掃描速度等，影響掃描質(zhì)量和效率。掃描儀性能指標(biāo)掌握正確的掃描方法、調(diào)整合適的掃描參數(shù)、保持掃描儀清潔等，以獲得更好的掃描效果。掃描儀使用技巧掃描儀類型選擇及使用技巧包括Photoshop、GIMP、Paint.NET等，提供豐富的圖像處理功能和工具。圖像處理軟件種類圖像處理基本功能高級圖像處理功能圖像處理軟件選擇建議包括裁剪、旋轉(zhuǎn)、縮放、調(diào)整亮度對比度等，用于對圖像進(jìn)行基本編輯和調(diào)整。包括濾鏡效果、圖層疊加、蒙版操作等，可實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的圖像處理和創(chuàng)意設(shè)計。根據(jù)個人需求和熟練程度選擇合適的圖像處理軟件，以提高工作效率和質(zhì)量。圖像處理軟件功能介紹03圖像質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)與方法由一組訓(xùn)練有素的觀察者根據(jù)預(yù)定的評分標(biāo)準(zhǔn)對圖像進(jìn)行評分，通常使用五級或七級評分量表。觀察者評分將待評價圖像與一組標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較，觀察者根據(jù)相對優(yōu)劣進(jìn)行評分。成對比較法在長時間觀察圖像時，需要考慮視覺疲勞對評分結(jié)果的影響。視覺疲勞考慮主觀評價法PSNR（峰值信噪比）01一種基于像素誤差的圖像質(zhì)量評價指標(biāo)，計算待評價圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像之間像素值的均方誤差相對于信號最大值的平方的比值。PSNR值越高，表示圖像質(zhì)量越好。SSIM（結(jié)構(gòu)相似性指標(biāo)）02一種綜合考慮亮度、對比度和結(jié)構(gòu)相似性的圖像質(zhì)量評價指標(biāo)。SSIM值越接近1，表示待評價圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像越相似，質(zhì)量越好。其他指標(biāo)03還包括VIF（視覺信息保真度）、FSIM（特征相似性指標(biāo)）等，可根據(jù)具體應(yīng)用場景選擇合適的指標(biāo)?？陀^評價法：PSNR、SSIM等指標(biāo)解讀光源和環(huán)境條件顯示設(shè)備校準(zhǔn)評價者培訓(xùn)樣本數(shù)量和多樣性實(shí)際應(yīng)用中質(zhì)量評估注意事項01020304確保評價過程中光源穩(wěn)定、環(huán)境適宜，避免影響觀察者的視覺感受。對顯示設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，確保顯示的圖像顏色、亮度等參數(shù)準(zhǔn)確。對觀察者進(jìn)行必要的培訓(xùn)，使其熟悉評分標(biāo)準(zhǔn)和方法，提高評分的一致性和準(zhǔn)確性。選擇足夠數(shù)量和多樣性的樣本進(jìn)行評價，以提高評價結(jié)果的可靠性和代表性。選擇高分辨率、高靈敏度的圖像采集設(shè)備，提高原始圖像的質(zhì)量。優(yōu)化采集設(shè)備根據(jù)具體應(yīng)用場景和需求，合理設(shè)置圖像采集和處理參數(shù)，如曝光時間、增益、白平衡等。合理設(shè)置參數(shù)應(yīng)用先進(jìn)的圖像處理算法對圖像進(jìn)行增強(qiáng)、去噪、銳化等處理，提高圖像質(zhì)量和可懂度。采用先進(jìn)的圖像處理算法在圖像處理和顯示過程中考慮人眼視覺特性，如色彩感知、對比度敏感度等，使處理后的圖像更符合人眼觀察習(xí)慣和需求?？紤]人眼視覺特性提高圖像質(zhì)量策略和建議04數(shù)字圖像處理技術(shù)基礎(chǔ)灰度變換是圖像處理中一種基本的技術(shù)，通過改變圖像中像素的灰度值來改變圖像的視覺效果。常見的灰度變換包括線性變換、分段線性變換、對數(shù)變換和冪次變換等。這些變換可以用于改善圖像的對比度、增強(qiáng)圖像的細(xì)節(jié)或突出圖像的某些特征?；叶茸儞Q直方圖均衡化是一種常用的圖像增強(qiáng)方法，它通過拉伸像素的強(qiáng)度分布范圍來增強(qiáng)圖像的對比度。直方圖均衡化將原始圖像的直方圖變換為均勻分布的直方圖，從而增加了像素灰度值的動態(tài)范圍，使圖像的視覺效果更加清晰。直方圖均衡化灰度變換和直方圖均衡化原理VS空間域濾波是直接對圖像像素進(jìn)行操作的濾波方法。它通過在圖像空間中對像素及其鄰域應(yīng)用某種算法來改變像素的灰度值，從而實(shí)現(xiàn)圖像的平滑、銳化或增強(qiáng)等效果。常見的空間域濾波器包括均值濾波器、中值濾波器和高斯濾波器等。頻域濾波頻域濾波是在圖像的頻率域中對圖像進(jìn)行操作的濾波方法。它通過對圖像的傅里葉變換系數(shù)進(jìn)行某種操作來實(shí)現(xiàn)圖像的濾波效果。頻域濾波可以用于去除圖像中的噪聲、增強(qiáng)圖像的特定頻率成分或?qū)崿F(xiàn)圖像的某種特殊效果。常見的頻域濾波器包括低通濾波器、高通濾波器和帶通濾波器等?？臻g域濾波空間域濾波和頻域濾波方法比較邊緣檢測算子及其應(yīng)用場景邊緣檢測算子是用于檢測圖像中邊緣的算法或函數(shù)。它們通過計算像素及其鄰域之間的灰度差異來識別邊緣。常見的邊緣檢測算子包括Sobel算子、Prewitt算子、Roberts算子和Canny算子等。邊緣檢測算子邊緣檢測在圖像處理中具有廣泛的應(yīng)用，包括圖像分割、特征提取、目標(biāo)識別和機(jī)器視覺等領(lǐng)域。例如，在圖像分割中，邊緣檢測可以用于將圖像分割成不同的區(qū)域或?qū)ο螅辉谔卣魈崛≈?，邊緣檢測可以用于提取圖像中的邊緣、角點(diǎn)或紋理等特征；在目標(biāo)識別中，邊緣檢測可以用于識別圖像中的目標(biāo)或物體等。應(yīng)用場景形態(tài)學(xué)運(yùn)算形態(tài)學(xué)運(yùn)算是一種基于形狀和結(jié)構(gòu)的圖像處理技術(shù)。它通過對圖像中的像素或區(qū)域應(yīng)用某種形態(tài)學(xué)操作來改變圖像的形狀或結(jié)構(gòu)。常見的形態(tài)學(xué)運(yùn)算包括膨脹、腐蝕、開運(yùn)算和閉運(yùn)算等。在圖像處理中的作用形態(tài)學(xué)運(yùn)算在圖像處理中具有廣泛的應(yīng)用，包括噪聲去除、圖像增強(qiáng)、特征提取和圖像分割等領(lǐng)域。例如，在噪聲去除中，形態(tài)學(xué)運(yùn)算可以用于去除圖像中的椒鹽噪聲或其他類型的噪聲；在圖像增強(qiáng)中，形態(tài)學(xué)運(yùn)算可以用于增強(qiáng)圖像的對比度或突出圖像的某些特征；在特征提取中，形態(tài)學(xué)運(yùn)算可以用于提取圖像中的形狀或結(jié)構(gòu)特征；在圖像分割中，形態(tài)學(xué)運(yùn)算可以用于將圖像分割成不同的區(qū)域或?qū)ο蟮?。形態(tài)學(xué)運(yùn)算在圖像處理中作用05圖像壓縮編碼技術(shù)簡介時間冗余去除針對視頻序列中相鄰幀之間的相似性，采用運(yùn)動估計和運(yùn)動補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)去除時間冗余?？臻g冗余去除利用圖像內(nèi)部相鄰像素之間的相關(guān)性，通過預(yù)測編碼、變換編碼等技術(shù)減少冗余信息。視覺冗余去除利用人眼視覺系統(tǒng)的特性，對圖像進(jìn)行量化、濾波等操作，減少對人眼不敏感的信息。冗余信息去除方法概述03量化編碼對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理，減少數(shù)據(jù)的精度和表示范圍，從而降低數(shù)據(jù)量。01預(yù)測編碼基于圖像中像素之間的空間和時間相關(guān)性，用相鄰像素預(yù)測當(dāng)前像素的值，對預(yù)測誤差進(jìn)行編碼。02變換編碼將圖像從空間域變換到頻率域，對變換系數(shù)進(jìn)行量化和編碼，再逆變換回空間域重構(gòu)圖像。有損壓縮編碼算法原理剖析123根據(jù)圖像數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性，為不同概率的符號分配不同長度的碼字，實(shí)現(xiàn)無損壓縮?；舴蚵幋a將圖像數(shù)據(jù)看作一個連續(xù)的概率分布，通過計算符號序列的概率區(qū)間來實(shí)現(xiàn)無損壓縮。算術(shù)編碼利用圖像數(shù)據(jù)中的重復(fù)模式，構(gòu)建字典并用較短的碼字表示這些模式，實(shí)現(xiàn)無損壓縮。字典編碼無損壓縮編碼算法特點(diǎn)比較采用離散余弦變換和量化技術(shù)，廣泛應(yīng)用于靜態(tài)圖像壓縮。JPEG標(biāo)準(zhǔn)采用小波變換和嵌入式編碼技術(shù)，支持更高的壓縮比和更好的圖像質(zhì)量。JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)采用無損壓縮和透明度支持，適用于網(wǎng)頁圖像和圖標(biāo)等場合。PNG標(biāo)準(zhǔn)由Google開發(fā)，支持有損和無損壓縮，旨在加快網(wǎng)頁加載速度。WebP標(biāo)準(zhǔn)常見圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)介紹06色彩管理與顏色空間轉(zhuǎn)換色彩三要素色相（Hue）、飽和度（Saturation）、明度（Brightness）是構(gòu)成色彩的三要素，它們決定了顏色的基本特征。表示方法顏色可以通過多種方式進(jìn)行表示，如RGB、CMYK、HSB等。其中RGB是紅綠藍(lán)三原色的組合，CMYK是青品黃黑四色的組合，HSB則是基于色相、飽和度和亮度的表示方法。色彩三要素及表示方法顏色空間概念顏色空間是指描述和表示顏色的一種數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)系統(tǒng)，它定義了顏色的范圍、表示方法和相互關(guān)系。分類常見的顏色空間包括RGB、CMYK、LAB、HSV、YCbCr等。其中RGB和CMYK主要用于印刷和顯示領(lǐng)域，LAB是一種設(shè)備無關(guān)的顏色空間，HSV則更適合于人類視覺系統(tǒng)對顏色的感知。顏色空間概念及分類RGB與CMYK轉(zhuǎn)換RGB和CMYK之間的轉(zhuǎn)換是圖像處理中常見的操作，可以通過查找表或者公式計算來實(shí)現(xiàn)。RGB與LAB轉(zhuǎn)換將RGB顏色空間轉(zhuǎn)換為LAB顏色空間可以消除設(shè)備依賴性，使得顏色在不同設(shè)備之間保持一致。轉(zhuǎn)換方法通常涉及到矩陣運(yùn)算和查找表。其他顏色空間轉(zhuǎn)換除了上述兩種轉(zhuǎn)換外，還有許多其他的顏色空間轉(zhuǎn)換方法，如HSV與RGB之間的轉(zhuǎn)換、YCbCr與RGB之間的轉(zhuǎn)換等。這些轉(zhuǎn)換方法